(57)【要約】  【課題】  タブ板を使用して帯鋼の端縁部同士を溶接する突き合せ継ぎ手の形成方法において、溶接後のタブ板（突き合せ溶接部に溶着している）を分離する際に生じ易い溶接部の損傷（欠損DＡ及び割れDＣ等）の発生を防止し、帯鋼の健全な形状品質を確保する。  【解決手段】  タブ板を使用した突き合せ溶接施工につづいて、タブ板が溶着したしたままの状態で突き合せ溶接部(W)を仮焼鈍し、タブ板の溶着部分が軟質状態に保持されている間にタブ板を折り曲げにより帯鋼から分離する。タブ板が付着しまま行う仮焼鈍では、突き合せ溶接部の幅方向の温度分布にムラが生じるので、タブ板分離の後、あらためて熱処理（本焼鈍）を施し突き合せ溶接部の全体に均質な焼鈍組織を付与する。仮焼鈍及び本焼鈍処理は、導電性台盤(31)(31)と昇降駆動制御される電極(32)(32)との間に帯鋼(1)をクランプして通電する抵抗加熱装置を使用して効率よく行うことができる。  【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯鋼移送ライン上で帯鋼の端縁部同士を突き合せ、突き合せ部を挟んで帯鋼の左右の側縁にタブ板を当接せしめたうえ、一方のタブ板の板面を溶接始点、他方のタブ板の板面を溶接終点として突き合せ部を溶接し、溶接施工の後、突き合せ溶接部の縁部に溶着しているタブ板を帯鋼から分離する突き合せ継ぎ手の形成方法であって、帯鋼の突き合せ溶接部及びタブ板を加熱し空冷する仮焼鈍処理を施し、その降温過程においてタブ板の溶着部分が軟質状態に保持されている間にタブ板を帯鋼から分離し、タブ板分離の後、突き合せ溶接部を焼鈍処理することを特徴とする帯鋼の突き合せ溶接継ぎ手形成方法。
【請求項２】
帯鋼突き合せ溶接装置、および突き合せ溶接部を熱処理するための導電性台盤と該導電性台盤に対し昇降駆動制御される電極とを備えた抵抗加熱装置が配置されている帯鋼の突き合せ継ぎ手形成ラインに、帯鋼コイルから帯鋼を送給し、突き合せ溶接装置で帯鋼の突き合せ溶接を施工し、抵抗加熱装置において、帯鋼及びタブ板を導電性台盤と電極との間にクランプして加熱昇温したうえ電極を退避させて空冷する仮焼鈍処理の降温過程で、タブ板を帯鋼から分離し、タブ板分離後、再度帯鋼を導電性台盤と電極との間にクランプして突き合せ溶接部を焼鈍処理する請求項１に記載の帯鋼の突き合せ溶接継ぎ手形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯鋼コイルの端縁部同士を溶接し長尺化する突き合せ溶接継ぎ手の形成方法に係り、特にタブ板を用いた突き合せ溶接施工につづいて、溶接部に溶着したタブ板を帯鋼から分離するハンドリング操作を溶接部に損傷を与えず効率的に行うことができるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
炭素鋼やステンレス鋼等の帯鋼を帯鋼コイルから巻きだしながらプレス成形等を行う連続加工ラインでは、ライン運転効率の向上策として、コイル掛け替え時間を短縮するための帯鋼コイルの長尺化が要望されている。帯鋼コイルの長尺化は、帯鋼の端縁部同士を突き合せてＴＩＧアーク溶接やＹＡＧレーザービーム溶接で突き合せ部を接合することにより行われる。形成された突き合せ溶接部は、そのままでは硬く脆い焼き入れ状態にあるので調質のための熱処理（焼戻し）が施されたうえコイルに巻き取られる。
【０００３】
帯鋼の突き合せ溶接にはタブ板が使用されている。図２はタブ板を用いた溶接施工状態を示している。溶接しようとする２条の帯鋼（１）の端縁部同士を突き合せ、突き合せ部（Ｌ）を挟んで左右の側縁にタブ板（２）（２Ａ,２Ｂ）をあてがったうえ、一方のタブ板（２Ａ）の板面を溶接始点、他方のタブ板（２Ｂ）の板面を溶接終点とし、突き合せ部（Ｌ）に沿って溶接トーチ（２１）を移行させて突き合せ継ぎ手を形成するのである。
上記突き合せ溶接にタブ板（２）を使用するのは、溶接の開始・終了（出力のON・OFF）時の出力制御が不安定なため、薄肉、狭幅サイズの帯鋼（例えば肉厚1mm×帯幅30mm）では、過大な溶接入熱による溶損（突き合せ部の焼き切れ）が生じ易いからである。タブ板（２）（２Ａ,２Ｂ）の板面を溶接始点及び終点とすることにより、ON・OFF時の出力変動に起因する上記欠陥を回避し、安定した出力状態のもとに溶接継ぎ手を形成することが可能となる。
【特許文献１】特開昭５１−０１８９５５号公報
【特許文献２】特開平０７−２４６４９５号公報
【０００４】
タブ板（２）は、溶接施工後、図５に示すように突き合せ溶接部（Ｗ）の端縁に溶着しており、これは、図６のように折り曲げることにより帯鋼（１）から切り離される。タブ板（２）を分離した後の帯鋼（１）には、図７.１に示すように、破断痕（ＤＡ）（ＤＢ）が、突き合せ溶接部（Ｗ）の縁部に残る。破断痕（ＤＡ）は「欠損」（突き合せ溶接部の縁肉がタブ板２Ａに付着してもち去られた凹み）であり、破断痕（ＤＢ）は「バリ」（タブ板２Ｂの板肉の一部が帯鋼に付着残留した突起）である。このほかに、タブ板（２）の折り曲げ・切り離し作業、ハンドリングの衝撃で、図７.２に示すように、突き合せ溶接部（Ｗ）に割れ（ＤＣ）を生じることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
突き合せ溶接部（Ｗ）付近は切捨てを予定された部分であるから、上記破断痕（ＤＡ）（ＤＢ）が存在しても、それ自体は帯鋼品質に直接影響するものではない。しかし帯鋼（１）を、例えば連続プレス加工ラインに供給する場合、欠損（凹み）（ＤＡ）やバリ（ＤＢ）が存在すると、プレス金型内で引っ掛かりが生じるなど、鋼帯連続供給の障害となりライン運転の停止や金型の損傷のトラブルを招く原因となる。この場合、バリ（ＤＢ）はグラインダー等で予め除去しておくこともできるが、欠損（ＤＡ）は手直し不可能である。また、突き合せ溶接部（Ｗ）に割れ（ＤＣ）が発生すると溶接施工を無意味にしてしまう。
タブ板切り離しの別法として、折り曲げ以外の方法（引張り,ねじり等）を用いても同様（むしろ破断痕や割れの発生が顕著となる）である。また刃物を使用して帯鋼（１）とタブ板（２）との境界部を切断する方法は、ラインの装置構成の複雑化・運転効率の著しい低下等を余儀なくされ実用し難い。
【０００６】
本発明は、上記に鑑み、突き合せ溶接施工のタブ板を、突き合せ溶接部に欠損や割れ等を生じさせずに効率よく切り離し、突き合せ溶接部の形状品質を安定に確保することができる帯鋼突き合せ溶接継ぎ手の形成方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る帯鋼の突き合せ溶接継ぎ手方法は、
帯鋼移送ライン上で帯鋼の端縁部同士を突き合せ、突き合せ部を挟んで帯鋼の左右の側縁にタブ板を当接せしめたうえ、一方のタブ板の板面を溶接始点、他方のタブ板の板面を溶接終点として突き合せ部を溶接し、溶接施工の後、突き合せ溶接部の縁部に溶着しているタブ板を帯鋼から分離する突き合せ継ぎ手の形成方法であって、帯鋼の突き合せ溶接部及びタブ板を加熱し空冷する仮焼鈍処理を施し、その降温過程においてタブ板の溶着部分が軟質状態に保持されている間にタブ板を帯鋼から分離し、タブ板分離の後、突き合せ溶接部を焼鈍処理することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
突き合せ溶接部に溶着したタブ板を切り取る際に、欠損（ＤＡ）・バリ（ＤＢ）[図７.１]や割れ（ＤＣ）[図７.２]を生じ易いのは、突き合せ溶接部がそのままでは、硬質・脆性の焼き入れ状態にあるからである。本発明に従って、突き合せ溶接部に焼鈍（仮焼鈍）を施し、その空冷過程の熱間ないし温間状態、すなわち溶接部が軟質状態に保持されている間にタブ板を切り取ることにより、欠損（ＤＡ）や割れ（ＤＣ）の発生が抑制防止され、図８に示すように、タブ板分離後の溶接部（Ｗ）の縁線（Ｅ）は凹凸の殆どない略平坦な形状（Ｅ）を呈する。なお、タブ板（２）が溶着したままの状態で行われる上記焼鈍処理（仮焼鈍）においては、タブ板の放冷作用による偏熱を伴い、突き合せ溶接部（Ｗ）の幅方向に温度ムラが生じ易い。そこで本発明はタブ板を分離するための焼鈍を仮焼鈍とし、タブ板分離の後、再度突き合せ溶接部に本焼鈍を施すこととしており、この二段焼鈍の実施により突き合せ溶接部の幅方向の全体に亘る一様な加熱効果に基づく均質な焼鈍組織を確保している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明を実施するための連続突き合せ継ぎ手形成ラインを示している。
この突き合せ継ぎ手形成ラインは、前工程部（１０）、溶接装置部（２０）、加熱処理部（３０）、及び後工程部（４０）等により構成されている。溶接装置部（２０）は、ＴＩＧ溶接機,ＹＡＧレーザービーム溶接機等のイナートガスアーク溶接機が設置されている。加熱処理部（３０）は、電極及び導電性台盤を備えた抵抗加熱装置（後記）を有し、帯鋼を電極と導電性台盤の間にクランプして抵抗加熱により帯鋼の焼鈍（仮焼鈍及び本焼鈍）を行なうように構成されている。なお、溶接装置部の上流側の前工程部（１０）は、例えば帯鋼コイルの先端及び尾端のテイルを切断除去して突き合せ開先を形成するシャー等が配置され、加熱処理部の下流側の後工程部（４０）には、例えば、耳摺り装置（バリのグラインダー研削除去等）,レベラー（帯鋼の曲がり矯正）等の帯鋼形状の矯正装置、突き合せ溶接部位置を表示する色付け装置等が配置され、それぞれ所定の処理が施される。
【００１０】
上記帯鋼突き合せ継ぎ手形成ラインにおいて、帯鋼（１）はライン始端側の帯鋼コイル（Ｃ１）から巻き出され、前工程部（１０）を経由して溶接装置部（２０）に導入される。溶接装置部（２０）において、図２に示すように、帯鋼(１)の端縁部同士（先行コイル帯鋼の尾端部と後行コイル帯鋼の先端部）の突き合せ溶接が行われる。帯鋼（１）の端縁部同士の突き合せ及びタブ板の組付け等の操作は適宜治具（２２）を使用して行えばよく、帯鋼（１）及びタブ板（２）（２Ａ,２Ｂ）をクランプしたうえ、帯鋼と同種成分系のフィラー（溶加材）を使用しＴＩＧアーク,ＹＡＧレーザービーム等のイナートガスアーク溶接により突き合せ継ぎ手を形成する。
【００１１】
突き合せ溶接の後、突き合せ溶接部（Ｗ）を、タブ板（２）が溶着したままの状態で加熱装置部（３０）に移行させ、突き合せ溶接部（Ｗ）を熱処理（仮焼鈍処理）する。この熱処理は、突き合せ溶接部（焼き入れ組織）の軟質化を目的とするものであり、オーステナイト温度域に適当時間加熱保持した後、空冷することにより行われる。仮焼鈍処理により、突き合せ溶接部の焼入れ組織が解消され、微細パーライト組織（帯鋼の組成により初析フェライト又は初析セメンタイトを含む混相組織を呈する場合もある）となる。
【００１２】
図３は加熱装置部（３０）の装置構成の具体例を示している。この加熱装置は、導電性台盤（３１）とこれに対向して配置された電極（３２）とが、ラインの上流側と下流側とに適当な間隔をおいて対向配置されている。電極（３２）は昇降駆動装置（３３）により、導電性台盤（３１）に対して近接又は離隔するように昇降制御される。また、図４に示すように、導電性台盤（３１）及び電極（３２）は、帯鋼（１）とタブ板（２）（２Ａ，２Ｂ）を覆う大きさの面サイズを有する。これは帯鋼（１）とタブ板（２）（２Ａ，２Ｂ）とを同時に加熱するためである。図示のように、鋼帯（１）の突き合せ溶接部（Ｗ）が、導電性台盤（３１）（３１）の略中央に位置するように移送して停止したうえ、各電極（３２）（３２）を降下させ、帯鋼（１）及びタブ板（２）（２Ａ，２Ｂ）を挟み付けてクランプし、抵抗加熱により突き合せ溶接部（Ｗ）を所定温度に加熱する。
【００１３】
突き合せ溶接部（Ｗ）を所定温度に加熱保持した後、通電を停止すると共に、左右の電極（３２）（３２）を上方に退去させて空冷し、突き合せ溶接部（Ｗ）が軟質状態を保持している熱間ないし温間の状態においてタブ板（２）を切り離す。タブ板分離のハンドリングは、前記図６のようにタブ板（２）を帯鋼（１）に対し折り曲げればよい。タブ板（２）（２Ａ，２Ｂ）が分離された帯鋼（１）の突き合せ溶接部（Ｗ）は、欠損（ＤＡ）［図７.１］や割れ（ＤＣ）[図７.２]等のない健全な形状を有する（図８）。
【００１４】
タブ板（２）を切り離した後、突き合せ溶接部に本焼鈍処理を施す。タブ板の分離後に再び焼鈍処理を行うのは、前記のように突き合せ溶接部（Ｗ）に幅方向の全体に亘る均質な焼鈍組織を形成するためである。この本焼鈍は、加熱装置部（３０）[図３，図４]において、電極（３２）（３２）を降下し、導電性台盤（３１）（３１）との間に帯鋼（１）を挟み付けて抵抗加熱によりオーステナイト温度域に加熱保持し、ついで制御された緩徐の冷却を行うことにより達成される。冷却速度は電流調整により制御される。
本焼鈍処理の後、後工程部（４０）に移行させ、所定の処理（形状矯正,表面検査等）を施したうえ、巻取り機（Ｃ２）に巻き取る。
【００１５】
上記説明では、帯鋼（１）のタブ板（２Ａ）と（２Ｂ）の分離を、仮焼鈍処理の降温過程で行うこととしているが、一方のタブ板（２Ｂ）［溶接終点側のタブ板］は、仮焼鈍処理の前に切り離してもよい。溶接始端側のタブ板（２Ａ）を分離したときに生じる帯鋼の破断痕が欠損（ＤＡ）であるのに対し、溶接終点側のタブ板（２Ｂ）の分離で生じる破断痕はバリ（ＤＢ）であり、バリ（ＤＢ）はグラインダ等を使用して形状修正を施すことができるからである。
【００１６】
なお、本発明における帯鋼の材種は特に限定されないが、代表例として、ＪＩＳ  Ｇ３３１１規定の各種みがき特殊帯鋼（炭素鋼，炭素工具鋼，合金鋼，合金工具鋼等の帯鋼）が挙げられる。また、帯鋼の突き合せ部にあてがわれるタブ板（２）は、帯鋼と同材種で同じ肉厚を有する板材を使用するのが好ましい。
【実施例】
【００１７】
帯鋼突き合せ継ぎ手形成ライン（図１）に帯鋼を供給し、突き合せ溶接装置部（２０）においてタブ板を用いた突き合せ溶接を施工し、加熱装置部（３０）で突き合せ溶接部の加熱処理とタブ板の切り離し及び焼鈍処理を実施する。
【００１８】
(1)帯鋼及びタブ板
帯鋼  ：みがき特殊帯鋼「S55C」（JIS-G3311）肉厚1.0×帯幅28(mm)
タブ板：みがき特殊帯鋼「S55C」（JIS-G3311）板厚1.0mm、面サイズ28×300(mm)
【００１９】
(2)突き合せ溶接
ＹＡＧレーザービーム溶接による。帯鋼と同成分系のフィラーを使用。溶接装置部（２０）において、図２のように、組付け治具（２２）を用いて帯鋼（１）（１）の端縁部同士を突き合せると共に、両側縁にタブ板（２）（2Ａ,2Ｂ）を当接してクランプしたうえ、一方のタブ板（２Ａ）を溶接始点、他方のタブ板（２Ｂ）を溶接終点とし、溶接線（Ｌ）に沿ってレーザービーム（出力：550Ｗ）を照射して突き合せ部を溶接した。
【００２０】
(3)仮焼鈍及びタブ板の分離
加熱装置部（３０）において、突き合せ溶接部（Ｗ）を導電性台盤（３１）（３１）の略中央に位置させたうえ、電極（３２）（３２）を降下させて帯鋼（１）及び両側のタブ板（２Ａ）（２Ｂ）を挟み付け、抵抗発熱により突き合せ溶接部（Ｗ）を加熱保持する。ついで通電を停止すると共に、電極（３２）（３２）を上方に退去させ、タブ板（２Ａ）（２Ｂ）を、図６のように折り曲げて帯鋼（１）から切り離した。この仮焼鈍におけるヒートパターンを図９に示す。タブ板切り離しハンドリング時の突き合せ溶接部（Ｗ）の板温は約４００〜５００℃である。
昇温速度（ＲＨ）：約２０℃/秒
加熱温度：７５０℃（≒Ａ１点＋30℃）
加熱保持時間：５０秒
通電停止後の冷却：空冷
【００２１】
(4)本焼鈍処理
タブ板（２Ａ）（２Ｂ）を切り離した後、電極（３２）（３２）を降下させ、帯鋼（１）をクランプして通電し所定温度に加熱保持する。ついで、通電制御（電流調整）により、５５０℃に到るまでの間を徐冷し、その後通電を停止して室温まで空冷した。図１０にそのヒートパターンを示す。
昇温速度  ：約２０℃/秒
加熱温度  ：７５０℃（≒Ａ１点＋30℃）
加熱保持時間：約５０秒
徐冷過程(750→550℃)の冷却速度：約４℃/sec
【００２２】
(5)突き合せ溶接部の品質
(5.1)金属組織及び硬さ
図１１は、突き合せ溶接部（Ｗ）の溶接まま（仮焼鈍なし）の金属組織を示している。図11.ａは図11のａ部、図11.ｂは同ｂ1及びｂ２部、図11.ｃは同ｃ１及びｃ２部のそれぞれの拡大図である（各図の下段に、それぞれの硬度ＨＶ５を付記）。この突き合せ溶接におけるａ部はマルテンサイト組織、その近傍域（ｂ１,ｂ２）はベーナイト組織を呈し、著しく硬質（ＨＶ５739）である。
図１２は、本発明に従って、突き合せ溶接施工につづいて、仮焼鈍（室温まで空冷）を施した帯鋼の突き合せ溶接部（Ｗ）の金属組織を示している。図12.ａは図12のａ部、図12.ｂ図は同ｂ1及びｂ２部、図12.ｃは同ｃ１及びｃ２部のそれぞれの拡大図である（各図の下段に、それぞれの硬度ＨＶ５を付記）。この突き合せ溶接部は、図示のとおり、前記図１１（図11.ａ〜11.ｃ）の焼き入れ組織が解消され、ａ部及びその近傍は、微細パーライトとフェライトとからなる混相組織に変化し軟質化している。
【００２３】
(5.2)突き合せ溶接部の形状品質（タブ板分離後）
本発明に従って仮焼鈍を行いその空冷過程（熱間ないし温間状態）でタブ板を分離した帯鋼は、図８に示すように突き合せ溶接部（Ｗ）の縁部は欠損（ＤＡ）[図7.1]や割れ（ＤＣ）[図7.2]等のない健全な形状品質を有している。これは、仮焼鈍による突き合せ溶接部の上記組織変化とそれに伴う軟質化によるものである。
【００２４】
下表は、突き合せ継ぎ手の形状品質の観察結果を示している。仮焼鈍の実施による形状品質の改善効果は歴然である。
異常発生率（％）＝Ｄ／Ｍ×100
但し、Ｄ…欠損(ＤＡ)又は割れ(ＤＣ)の発生個数
Ｍ…突き合せ継ぎ手の形成数（=２０）
【表１】
2005095963.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、帯鋼突き合せ溶接部に溶着するタブ板の分離が容易であり、突き合せ溶接部の欠損（ＤＡ）及び割れ（ＤＣ）等の発生を抑制防止し、形状品質に優れた長尺の帯鋼コイルを得ることができ、従って例えば連続プレス成形加工ラインにおける帯鋼コイルの長尺化（コイル単重の重量化）の要請に対処することができ、加工ラインにおける帯鋼の円滑な連続供給を保証し、ライン効率の向上を可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】帯鋼の突き合せ溶接継ぎ手形成ラインを示す模式図である。
【図２】帯鋼突き合せ継ぎ手形成ラインにおけるタブ板を用いた突き合せ溶接施工を示す斜視説明図である。
【図３】帯鋼突き合せ継ぎ手形成ラインにおける加熱装置を示す正面説明図である。
【図４】図３の平面説明図である。
【図５】帯鋼の突き合せ溶接部にタブ板が溶着した状態を示す平面説明図である。
【図６】帯鋼の突き合せ溶接部に溶着したタブ板を帯鋼から切り離す様子を示す斜視説明図である。
【図７．１】従来法におけるタブ板切り離し後の突き合せ溶接部の破断痕を示す平面説明図である。
【図７．２】従来法におけるタブ板切り離し時に突き合せ溶接部に割れが発生した状態を示す平面説明図である。
【図８】本発明におけるタブ板切り離し後の突き合せ溶接部の形状を示す平面説明図である。
【００２７】
【図９】本発明のタブ板切り離しに際して行われる仮焼鈍処理のヒートパターンの例を示すグラフである。
【図１０】本発明のタブ板切り離し後に行われる本焼鈍処理のヒートパターンの例を示すグラフである。
【図１１】帯鋼突き合せ溶接部の金属組織（溶接まま）を示す図面代用顕微鏡写真である。
【図１１．ａ】図１１のａ部を拡大して示す図面代用顕微鏡写真である。
【図１１．ｂ】図１１のｂ１及びｂ２部を拡大して示す図面代用顕微鏡写真である。
【図１１．ｃ】図１１のｃ１及びｃ２部を拡大して示す図面代用顕微鏡写真である。
【図１２】帯鋼突き合せ溶接部の金属組織（仮焼鈍処理実施）を示す図面代用顕微鏡写真である。
【図１２．ａ】図１２のａ部を拡大して示す図面代用顕微鏡写真である。
【図１２．ｂ】図１２のｂ１及びｂ２部を拡大して示す図面代用顕微鏡写真である。
【図１２．ｃ】図１２のｃ１及びｃ２部を拡大して示す図面代用顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００２８】
１：帯鋼
２（２Ａ,２Ｂ）：タブ板
１０：前処理部
２０：溶接装置部
２１：溶接トーチ
２２：帯鋼,タブ板の組付け治具
３０：加熱装置部
３１：導電性台盤
３２：電極
３３：電極昇降駆動装置
４０：後工程部
Ｃ１：帯鋼コイル
Ｃ２：帯鋼巻取りコイル
ＤＡ：突き合せ溶接部の破断痕（欠損）
ＤＢ：突き合せ溶接部の破断痕（バリ）
ＤＣ：突き合せ溶接部の割れ
Ｌ：溶接線（突き合せ部）
Ｗ：突き合せ溶接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７．１】
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【図７．２】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１１．ａ】
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【図１１．ｂ】
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【図１１．ｃ】
2005095963.tif 000018
【図１２】
2005095963.tif 000019
【図１２．ａ】
2005095963.tif 000020
【図１２．ｂ】
2005095963.tif 000021
【図１２．ｃ】
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